Mikä on aivojen plastisuus?

aivojen plastisuus, neuroplastisuus tai hermosolujen plastisuus on hermoston potentiaali sopeutua ja uudelleenjärjestää hermoyhteyksiään antamalla aistillinen kokemus, uuden tiedon syöttäminen, kehitysprosessi ja jopa vauriot tai toimintahäiriöt.

Kuvaa aivojen pysyvää muutosta yksilön elämän aikana. Termi sai suosiota 20. vuosisadan toisella puoliskolla, jolloin tutkimus osoitti, että aivojen monia näkökohtia voidaan muuttaa (ne ovat "muovia") jopa aikuisuudessa.

Tämä käsite on ristiriidassa aiemman tieteellisen yhteisymmärryksen kanssa siitä, että aivot kehittyvät lapsuuden kriittisen ajanjakson aikana ja pysyvät sitten suhteellisen muuttumattomina.

Neuroplastisuus voidaan määritellä hermoston (SN) luontaiseksi ominaisuudeksi. Pidämme sitä lapsena koko elämämme ajan ja se tarjoaa meille mahdollisuuden muuttaa ja sopeutua sekä hermoston toimintaan että rakenteeseen (Pascual-Leone ym., 2011).

Tieteellinen näyttö on vakuuttavasti osoittanut, että aivomme eivät pysy muuttumattomina, kokemukset ja oppiminen antavat meille mahdollisuuden sopeutua nopeasti ja tehokkaasti muuttuviin ympäristövaatimuksiin.

Jokaisen aistikokemuksen, moottoriaktiivisuuden, yhdistyksen, palkkion, toimintasuunnitelman seurauksena aivomme muuttuvat jatkuvasti (Pascual-Leone ym., 2011).

Aivojen plastisuuden ominaispiirteet ja määritelmä

Normaalisti aivojen plastisuus liittyy yleensä lapsenvaiheessa tapahtuvaan oppimiseen (Garcés-Vieira ja Suárez-Escudero, 2014). Perinteisesti ajateltiin, että kun aikuinen oli saavutettu, neuronaalisen rakenteen mukauttamista ja muuttamista ei ollut.

Nykyiset todisteet osoittavat, että aivorakenne pystyy sopeutumaan erilaisiin olosuhteisiin sekä lapsuudessa, nuoruudessa että aikuisuudessa ja jopa merkittävissä aivovammoissa (Garcés-Vieira ja Suárez-Escudero, 2014).

Ramón y Cajalhän oli ensimmäinen, joka ehdotti plastisuuden käsitettä oppimisen ja muistin fyysisenä perustana (Morgado, 2005). Histologisten valmisteiden havainnoinnin perusteella hän ehdotti, että oppiminen tuotti rakenteellisia muutoksia, jotka ovat ehdottoman välttämättömiä uusien muistojen muodostamiseksi (Mayford et al., 2012).

Toisaalta Donald Hebb esitti assosiatiivisen plastisuuden käsitteen mekanismina, jonka avulla voimme muuttaa aivojemme rakenteellisia yhteyksiä (Morgado, 2005). Kandel, Aplysian opinnoillaan hän pääsi samankaltaisiin johtopäätöksiin, koska hän huomasi, että kun selkärangattomassa tehtiin uusia oppimisia, tapahtui rakenteellisia muutoksia, kuten piikkien muodostuminen, vakauttaminen ja poistaminen..

Lisäksi William James tarjosi seuraavan määritelmän plastisuuden käsitteestä: "sellaisen rakenteen hallussapito, joka on riittävän heikko antamaan vaikutuksen vaikutusvaltaan, mutta joka on tarpeeksi vahva, ettei se tuota kaikkia kerralla".

Plastisuus on välttämätön aivopiirien luomiseksi ja ylläpitämiseksi. Se voi olla hyödyllinen mekanismi yksilölle, koska sen avulla voimme hankkia uusia taitoja tai sopeutua loukkaantumisen jälkeen, mutta siitä voi tulla myös patologinen mekanismi, joka aiheuttaa monenlaisia ​​oireita.

Täten muovimekanismien normaali toiminta voi pahentaa geneettisen mutaation ilmentymiä tai vahingollista ympäristötapahtumaa ja muovimekanismien puutteellinen kehitys voi myös aiheuttaa epänormaaleja ilmentymiä (Pascual-Leone ym., 2011) .

Pehmeyden puute tarkoittaa sitä, että aivot eivät pysty sopeutumaan ympäristövaatimuksiin. Toisaalta, jos aivot ovat liian muovisia, rakenteelliset yhteydet voivat olla epävakaita ja kognitioon ja käyttäytymiseen tarvittavat toiminnalliset järjestelmät saattavat vaarantaa (Pascual-Leone ym., 2011).

Huolimatta epänormaalien prosessien esiintymisestä muovimekanismeissa aivot ovat hyvin yhteenliitetty rakenne. Siksi plastisuus välittää hermoston monitasoisia, mikropiirit suuriin verkkoihin. Keskeisimmät ja paikalliset muutokset voidaan kompensoida piirin tasolla, mikä estää käyttäytymisen merkittävän heikkenemisen (Pascual-Leone ym., 2011).

Viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että oppiminen ja muistiprosessit johtavat synaptisen yhteyden muutoksiin vahvistus-, vakautus- tai häviämisprosessien kautta, mikä johtaa ajatukseen näiden muoviprosessien merkityksestä (Caroni et al., 2012).

Mikroskoopilla tehdyt ensimmäiset tutkimukset osoittivat, että synaptinen plastisuus voi johtaa dendriittisen koon ja muodon muutoksiin (Mayford et al., 2012). Motoristen taitojen oppimisen yhteydessä voidaan havaita tiettyjen hermosolujen dendriittisten piikkien kasvua (Caroni et ai., 2012), tiettyjen solu- ja molekyylimekanismien seuraukset. (Mayford et al., 2012).

Vaikka on totta, että muutokset tapahtuvat paikallisella tasolla, koska ne voivat antaa tiettyjen alueiden dendriittisten piikkien lukumäärän kasvua tai vähenemistä, nämä muutokset vaikuttavat maailmanlaajuiseen tasoon, koska aivot ovat järjestelmä, joka toimii globaalisti, mikä lisää ja pienentää paikallisissa osissa.

Muoviset muutokset elämässä (kehitys)

Kuten aiemmin mainitsimme, aivojen plastisuuden prosessilla on tärkeä rooli koko elämän ajan, mutta on olemassa jaksoja, joissa se on tärkeämpää.

Lapsuuden tapauksessa aivot ovat erittäin muuttuvassa tilanteessa, koska kokemukset ja uudet tiedot ovat valtavia. Lasten aivojen plastisuus on suurin, mikä mahdollistaa uuden oppimisen ja muistojen sisällyttämisen kognitiiviseen käyttäytymiseen liittyvään ohjelmistoonsa.

Nämä muovimekanismit, kuten yksilö kasvaa, osoittavat laskusuuntausta, toisin sanoen iän ja tämän prosessin suuruuden vähentämisen välillä on yhteys (Pascual-Leone ym., 2011).

Tästä yleistetystä suuntauksesta huolimatta jokaisella henkilöllä on erilainen liikerata. Riippuen sisäisistä geneettisistä tekijöistä ja erityisistä ympäristövaikutuksista, joihin olemme altistuneet, jokainen yksilö esittää ainutlaatuisen aivojen plastisuuden toiminnan kaltevuuden (Pascual-Leone ym., 2011).

Merkittävistä tekijöistä, jotka huomioon ottavat seikat, jotka todennäköisesti vaikuttavat eroihin, ovat geneettiset ja epigeneettiset mekanismit (esimerkiksi polymorfismit, geenien ilmentyminen), hormonaaliset tekijät (esimerkiksi sukupuoli, kuukautiskierto), sairastuvuus (esimerkiksi diabetes). , syöpä tai infektiot) ja elämänkokemukset (esimerkiksi traumaattiset aivovammat, toksiinien altistuminen, stressi, unen puute, päihteiden väärinkäyttö, kognitiivinen varanto, huono ruokavalio, istumaton elämäntapa jne.) (Pascual-Leone et al., 2011).

Eri tutkimukset, joissa käytetään funktionaalista ja rakenteellista magneettiresonanssikuvausta, positronemissio- tomografiaa ja muita neurokuvantamistekniikoita, ovat osoittaneet näyttöä siitä, että plastisuus muuttuu koko elämän ajan.

Esimerkiksi poikkileikkaustutkimukset ovat johdonmukaisesti tunnistaneet iän ja aivojen morfometristen muutosten välisen yhteyden, joka kattaa alueelliset kortikaalisen ohenemisen, subkortikaalisen tilavuuden vähenemisen ja kammion laajentumisen (Pascual-Leone ym., 2011)..

Toisaalta kognitiivisten tehtävien suorittamisessa on tapahtunut ikääntymiseen liittyviä muutoksia, näihin kognitiivisiin tehtäviin johtuvia hermoston aktivoinnin muutoksia.

On yleisesti todettu, että normaali ikääntyminen ihmisissä liittyy kognitiivisen suorituskyvyn vähenemiseen, mukaan lukien käsittelynopeuden, työmuistin, episodisen muistin, huomionhallinnan, inhiboivan kontrollin ja toimeenpanotoiminnon alat (Pascual-Leone et ai., 2011).

Tästä huolimatta muovimekanismit toimivat edelleen missä tahansa kehitysvaiheessa. Kognitiivisen varauksen rakentaminen sallii kognitiivisen toiminnan säilymisen tai minimaalisen muuttumisen vanhuudessa ja voi sallia suuremman määrän neuropatologisia vaurioita, ennen kuin kognitiivisen heikkenemisen merkit ja oireet ilmenevät (Pascual-Leone et ai., 2011).

Plastisuus ja aivovaurio

Hankitut aivovauriot, kuten traumaattinen aivovamma tai tietyt systeemiset sairaudet, kuten diabetes, masennus tai syöpä, voivat vaikuttaa plastisuuden kykyyn (Pascual-Leone ym., 2011).

Kun kärsimme vahinkoa tai aivovaurioita, aivomme yrittävät korvata siitä aiheutuvat puutteet toteuttamalla erilaisia ​​kompensointimekanismeja, jotka ovat näiden aivojen plastisuuden perusta..

Hermostollemme yhteenliitettävyys, organisointi ja rakenne mahdollistavat voimakkaan elpymisen vamman jälkeen. Eri tekijät ovat ehdottaneet, että hermostoon kohdistuu joukko prosesseja, joiden avulla vaurioituneelle alueelle homologinen alue kykenee ottamaan tehtävänsä. Tämä on mahdollista aivoyhteyksiä muodostavan suuren hajautetun verkon ansiosta (Dancause & Nudo, 2011).

Tutkimukset, joissa eläimillä on käytetty syvää aivojen stimulaatiota, ovat osoittaneet, että hermosolujen uudelleenjärjestely, joka tapahtuu sekä loukkaantuneen pallonpuoliskon alueilla että ehjän pallonpuoliskon alueilla, on elpymisen kannalta välttämätöntä, erityisesti kun vaurio viittaa moottorialueisiin ( Dancause & Nudo, 2011).

Viimeaikaiset todisteet osoittavat kuitenkin toiminnallisen yhteyden uudelleenjärjestelyn hankitun leesion jälkeen, joka alun perin on adaptiivinen tai hyödyllinen, voi rajoittaa aivojen plastisuuden mekanismien ikääntymiseen liittyvien muutosten kompensointia. (Pascual-Leone ym., 2011).

Itse asiassa muovimuutokset voisivat heikentää kykyä järjestää aivokuoret uudelleen sen ensisijaisen tehtävän suorittamiseksi erityisesti kuntoutuskoulutuksen yhteydessä.

Esimerkiksi sokeiden henkilöiden tapauksessa kortikaalisessa uudelleenjärjestelyssä, joka esiintyy niskakyhmyalueella visuaalisen tyypin aistien sisääntulojen puuttumisen seurauksena, voi antaa haamukytkentäisiä tunteita lukemisen kannalta toimivaltaisten henkilöiden sormenpäillä. Braille (Merabet & Pascual-Leone, 2010).

Muutosmekanismit

Vaikka aivojen plastisuus on geneettisesti vahvasti määritelty mekanismi, ympäristötekijät vaikuttavat ratkaisevasti yksilön eroihin tämän tehokkuuden ja toimivuuden suhteen..

Muodolliset ja epäviralliset oppimiskokemukset, sosiaaliset ja perheen väliset vuorovaikutukset, kulttuuritausta, ruokavalio, hormonaaliset tekijät, erilaiset patologiat, altistuminen haitallisille aineille, kuten aineen väärinkäyttö, stressi tai säännöllinen liikunta, ovat joitakin tekijöitä, joita tieteelliset todisteet korostivat tämän sopeutumismekanismin modulaattoreina (Pascual-Leone ym., 2011).

Itse asiassa jokaisen yksilön sosiaalisen ympäristön laatu voi vaikuttaa syvällisesti hermosysteemien kehitykseen ja toimintaan, mikä vaikuttaa moniin fysiologisiin ja käyttäytymiseen liittyviin vastauksiin.

Jos näin on, toimintahäiriöissä elävien ihmisten aivojen plastisuuden muutokset saattavat poiketa suojelun ja tukemisen muutoksista (Pascual-Leone ym., 2011).

Elämäntapojen tekijät, kuten koulutus, työ monimutkaisuus, sosiaalinen verkosto ja toiminta, edistävät kognitiivisen varauskapasiteetin luomista, auttavat meitä luomaan "varavaraston", joka suojaa meitä tehokkaasti kunnossa. vammoja.

Esimerkkinä tästä on se, että henkilöt, jotka ovat saaneet laajan koulutuksen, jopa Alzheimerin tautia sairastavat, saattavat aiheuttaa pienemmän riskin hullun prosessin kliiniseen ilmentymiseen.

Nämä todisteet viittaavat siihen, että oireiden ilmentyminen viivästyy tehokkaan korvauksen takia, koska kognitiivinen varantokapasiteetti on suurempi (Pascual-Leone ym., 2011).

Toisaalta näiden päivittäiseen elämään liittyvien tekijöiden lisäksi on tehty myös useita yrityksiä kognitiivisen plastisuuden muuttamiseksi kokeellisella tasolla.

Viime vuosina on kehitetty lähestymistapoja plastisuuden lisäämiseksi aivovaurion kärsineiden subakuutin toipumisvaiheessa. Esimerkiksi lääkkeiden käyttö aurosalin ja oppimisen, dendriittisen arborisaation, anatomisen plastisuuden tai funktion palauttamisen peri-infarktialueella (Dancause & Nudo, 2011).

Lisäksi toinen äskettäin tutkittu tekniikka on aivokuoren stimulointi aivojen tiettyjen alueiden aktiivisuuden lisäämiseksi tai vähentämiseksi. Stimulaation käytöllä on potentiaalisia etuja, joilla pyritään edistämään elpymistä muutamalla sivuvaikutuksella.

päätelmät

Aivojen plastisuuden neurofysiologisten mekanismien tehokas toiminta on keskeisessä asemassa koko elämän ajan koko kehityksessä, lapsuudesta aikuisuuteen ja ikääntymiseen sekä terveillä koehenkilöillä että jonkin tyyppisellä patologialla (Pascual-Leone et al. ., 2011). 

Toimintasi antaa meille mahdollisuuden hankkia uusia oppia ja tietoa koko elämämme ajan.

viittaukset

1. Cáceres-Vieira, M., & Suárez-Escudero, J. (2014). Neuroplastisuus: biokemialliset ja neurofysiologiset näkökohdat. Rev CES Med, 28(1), 119-132.
2. Caroni, P., Donato, F. & Muller, D. (2012). Rakenteellinen plastisuus oppimisen yhteydessä: säätely ja huutokaupat. Luonto, 13, 478-490.
3. Dancause, N., & Nudo, R. (2011). Muovattavuus muotoilun parantamiseksi loukkaantumisen jälkeen. Prog Brain Res., 292, 279-295.
4. Mayford, M., Siegelbaum, S.A. & Kandel, E. R. (s.f.). Synapsiot ja muistin tallennus.
5. Merabet, L. B., & Pascual-Leone, A. (2010). Neuraalinen uudelleenjärjestely aistihäviön jälkeen: mahdollisuus muutokseen. Luonto, 11, 44.52.
6. Morgado, L. (2005). Oppimisen ja muistin psykobiologia: perusteet ja viimeaikainen edistys. Rev Neurol, 40(5), 258-297.
7. Pascual-Leone, A., Freitas, C., Oberman, L., Horvath, J., Halko, M., Eldaief, M., ... Rotenberg, A. (2011). Aivokuoren plastisuuden ja verkko-dynamiikan karakterisointi terveyteen ja sairauksiin liittyvän ikäkauden aikana TMS-EEG: llä ja TMS-fMRI: llä. Brain Topogr.(24), 302-315.